مراكز البيانات المدارية: مستقبل الحوسبة المستدامة

مراكز البيانات المستقبلية قد تدور حول الأرض، مدعومة بالطاقة الشمسية ومبردة بفراغ الفضاء

مع تزايد الطلب العالمي على الحوسبة، أصبحت البصمة الكربونية لمراكز البيانات مصدر قلق متزايد. تشير دراسة جديدة إلى أن استضافة هذه المنشآت في الفضاء يمكن أن تساعد في تقليل انبعاثات هذا القطاع.

تتطلب مراكز البيانات كميات هائلة من الطاقة والمياه لتشغيل وتبريد الملايين من الشرائح الموجودة بداخلها. تقدر التقديرات الحالية من الوكالة الدولية للطاقة استهلاكها للكهرباء بحوالي 415 تيراوات ساعة على مستوى العالم، وهو ما يمثل حوالي 1.5 في المئة من إجمالي الاستهلاك في عام 2024. وتقول المعهد البيئي ودراسة الطاقة إن مراكز البيانات الكبيرة يمكن أن تستخدم ما يصل إلى خمسة ملايين جالون يوميًا للتبريد.

مع تزايد الطلب على موارد الحوسبة يومًا بعد يوم، خاصة منذ الاعتماد السريع على الذكاء الاصطناعي الذي يستهلك الموارد عبر الاقتصاد، فإن هذا يهدد بأن يصبح عبئًا غير مستدام على كوكبنا.

لكن ورقة جديدة في Nature Electronics من قبل علماء في جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة تقترح أن استضافة مراكز البيانات في الفضاء يمكن أن توفر حلاً محتملاً. من خلال الاعتماد على الطاقة الشمسية الوفيرة المتاحة في المدار وإطلاق الحرارة الزائدة إلى الفراغ البارد في الفضاء، يمكن أن تصبح هذه المنشآت، من حيث المبدأ، محايدة كربونيًا.

قال وين يونغغانغ، المؤلف الرئيسي للدراسة، في بيان صحفي: “يوفر الفضاء بيئة مستدامة حقيقية للحوسبة. من خلال استغلال طاقة الشمس والفراغ البارد في الفضاء، يمكن لمراكز البيانات المدارية أن تحول الحوسبة العالمية.”

للتحقق من اقتراحهم، استخدم الباحثون محاكاة التوأم الرقمي للأنظمة الحاسوبية المدارية لنمذجة كيفية توليدها للطاقة، وإدارة الحرارة، والحفاظ على الاتصال. استقصى الفريق معماريتين محتملتين: واحدة مصممة لتقليل البصمة البيانية للبيانات التي تجمعها الأقمار الصناعية نفسها وأخرى ستستقبل البيانات من الأرض للمعالجة.

سيشمل النموذج الأول دمج قدرات معالجة البيانات في الأقمار الصناعية المجهزة بأجهزة استشعار – على سبيل المثال، الكاميرات لتصوير الأرض. سيسمح ذلك بإجراء حسابات مكلفة على البيانات الموجودة على متن القمر الصناعي قبل إرسال النتائج فقط إلى الأرض، بدلاً من معالجة البيانات الخام في مراكز البيانات الأرضية.

النهج الآخر يتضمن كوكبة من الأقمار الصناعية المجهزة بخوادم كاملة يمكنها استقبال البيانات من الأرض والتنسيق لتنفيذ مهام حوسبة معقدة مثل تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي أو إجراء محاكاة كبيرة. يشير الباحثون إلى أن هذا النوع من بنية مركز البيانات الموزعة – بدلاً من تجميع مركز بيانات كبير في المدار – هو أمر ممكن تقنيًا مع تقنيات الأقمار الصناعية والحوسبة الحالية.

تشير تحليل الفريق إلى أن البصمة الكربونية الكبيرة لإطلاق الأجهزة إلى الفضاء يمكن تعويضها خلال خمس سنوات من التشغيل، وبعد ذلك يمكن أن تعمل المنشآت إلى أجل غير مسمى على الطاقة المتجددة.

تظل هناك عقبات تقنية ولوجستية كبيرة. الشرائح الحاسوبية عرضة للإشعاع، وهو خطر دائم في الفضاء، مما يتطلب استخدام معالجات مقاومة للإشعاع متخصصة. كما أن الصيانة طويلة الأجل للمنشآت ستتطلب تقنيات خدمة في المدار لم تتوفر بعد. ومع تحسن تقنيات الحوسبة بسرعة، فإن الشرائح تتقادم في بضع سنوات فقط. قد يكون الحفاظ على مراكز البيانات المدارية مزودة بأحدث التقنيات مكلفًا.

لكن فريق NTU ليس الأول الذي يطرح فكرة نقل منشآت الحوسبة إلى الفضاء. في العام الماضي، نشرت شركة ثاليس الفرنسية للدفاع والفضاء دراسة تستكشف جدوى الفكرة. وفي الشهر المقبل، ستطلق شركة ستار كلاود قمرًا صناعيًا يحمل وحدة معالجة رسومات Nvidia H100 كخطوة أولى نحو إنشاء شبكة من مراكز البيانات المدارية.

بينما من المحتمل أن يتطلب تحقيق هذه الرؤية اختراقات تقنية ومقدارًا هائلًا من الاستثمار، قد تكون إحدى الحلول للبصمة الكربونية المتزايدة للحوسبة فوق رؤوسنا.